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Schlaggerät Bei den Schlagapparaten (Hämmern, Schlagbohrern, Nietvorrichtungen
u. dgl.), ,zu deren Betrieb Fliehkräfte exzentrisch umlaufender Massen benutzt werden,
indem diese Fliehkräfte zu einer einzigen Resultante fest bleibender Richtung, aber
abwechselnden Richtungssinnes zusammengesetzt werden, laufen diese Massen bisher
mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeit um. Diese gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit
führt dazu, daß die resultierende Kraft abwechselnden Richtungssinnes einen vollkommen
sinusförmigen Verlauf hinsichtlich ihrer Wirkungsänderungen besitzt. Infolgedessen
erzeugt sie die gleiche Energie und besitzt die gleiche Stärke beim Arbeitsgang,
d. h. beim Schlag, wie beim Rückgang. Das -gibt Anlaß zu verschiedenen, recht erheblichen
Nachteilen, insbesondere zu der Notwendigkeit, den Schlag beim Rücklauf abzudämpfen,
was den mechanischen Wirkungsgrad des Apparates v erringert, sein Gewicht erhöht,
das Anwendungsgebiet beschränkt und die Frequenz der Schläge sowie den Weg des Schlagbären
begrenzt. Schließlich werden dadurch auch sehr störende Schwingungen hervorgerufen,
die beispielsweise bei den kleinen transportablen Apparaten nicht erträglich sind..
Diese Nachteile bilden zum großen Teil den Anlaß dafür, daß sich die Apparate bisher
in die Praxis nicht ausreichend einführen konnten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Apparat dieser Gattung, bei welchem
die erwähnten Nachteile vollständig vermieden werden. Die Erfindung besteht im wesentlichen
darin, daß die umlaufenden :Massen sich mit einer periodisch wechselnden Geschwindigkeit
drehen, die beim Rückgang des Schlagbären verkleinert und beim wirksamen Hingang
entsprechend erhöht wird, derart, daß veränderliche Fliehkräfte entwickelt werden,
die eine resultierende Kraft klopfender Art erzeugen mit einem wenig oder gar keine
Energie entwickelnden Rückgang des Schlagorgans.
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Dieser periodische Wechsel der Umlaufgeschwindigkeit der Massen kann
dadurch erzielt werden, daß man die Umlaufgeschwindigkeit der Antriebswelle periodisch
ändert, und zwar mit Hilfe irgendeines geeigneten Wechselgetriebes. In der Praxis
würde aber eine derartige Arbeitsweise die Anlage verwickeln, und außerdem könnte
durch die Eigenträgheit der Antriebswelle die Wirkung des Schlagbären gestört werden.
Zur Vermeidung dieses Nachteils wird erfindungsgemäß eine besondere Arbeitsweise
gewählt, die es gestattet, die Antriebswelle mit konstanter Geschwindigkeit umlaufen
zu lassen. Diese Antriebsweise besteht darin, daß die Massen mittels Ketten bewegt
werden, die in ihrer Lage am Rahmen der Vorrichtung festgelegt sind und die sich
kontinuierlich und gleichförmig fortbewegen, wobei die Massen mit Zahnrädern in
Ketten eingreifen und der Richtungssinn des Kettenlaufes an den Eingriffsstellen
dieser Zahnräder übereinstimmt mit dem Richtungssinn der Bewegung
des
Schlagbären bei seinem - Rückgang. .
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Auf der Zeichnung stellt Fig. i ein Diagramm der kinematischen und
dynamischen Wirkungen im Apparat dar.
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Fig. 2 verdeutlicht schematisch den Grundgedanken der Bewegungsart
der Massen nach der Erfindung.
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Fig. 3 und q. zeigen schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel.
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Fig. 5 und G sowie i und 8 zeigen zwei weitere Ausführungsbeispiele
für transportable Hämmer nach der Erfindung.
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Fig. 9 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Gruppierung
der Massen. Fig. io bis 12 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer großen Ramme.
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Sämtliche dargestellten Ausführungsbeispiele beruhen grundsätzlich
auf folgendem: Es sei angenommen, daß gemäß Fig.2 zwei gleiche Scheiben a, ä vorhanden
sind, die einander berührend um Achsen o und ö drehen. Es sei weiterhin angenommen,
daß zwischen diese Scheiben im Berührungspunkt d ein Band c eingefügt ist, das eine
geradlinige, kontinuierliche Bewegung iln Sinne des Pfeiles 1 mit gleichförmiger
Geschwindigkeit v erhält. Wenn die Berührung zwischen diesen Teilen eine solche
ist, daß kein Gleiten entsteht, so versetzt das Band bei seiner Bewegung die beiden
Scheiben in gleiche, aber entgegengesetztgerichteteUmdrellungen. Sind die Achsen
o, ö fest, so wird die Drehung der Scheiben gleichförmig und vollzieht sich mit
einer bestimmten Umfangsgeschwindigkeit w, gleich der konstanten Geschwindigkeit
v. Wenn dagegen die Achsen o und ö gemeinsam eine Verschiebungsbewegung erhalten,
die parallel#ist zur Verschiebungsbewegung des Bandes, sei es im gleichen Richtungssinne
II oder im entgegengesetzten Richtungssinne 111,
so bleibt die Umfangsgeschwindigkeit
der Scheiben nicht mehr gleichförmig: Sie wird wII (kleiner als zuI) im Falle 1I,
und sie wird w111 (größer als zu,) im Falle III. Genau ausgedrückt hat man, wenn
vl und vII die Verschiebungsgeschwindigkeiten derAchsetlo und ö in den beiden Fällen
sind: wII = v-vII bzw. wIII - v -I- vIII.
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Es sei weiterhin angenommen, daß die beiden Scheiben exzentrisch zwei
gleiche Massen 7x und in' tragen, die mit Bezug auf das Band c spiegelbildlich symmetrisch
liegen, und daß die Achsen o, o' durch einen Träger miteinander verbunden sind,
der frei längs zwei Führungen e, e' gleiten kann. Sobald das Band in Bewegung gesetzt
wird, versetzt es die Scheiben in Drehung. Die Massen yra, rsi entwickeln Fliehkräfte,
die sich zu einer Resultante zusammensetzen, die nach c-c gerichtet ist, aber mit
abwechselndem Richtungssinn; der Träger erhält infolgedessen eine Bewegung abwechselnden
Richtungssinnes. Jedoch tritt hierbei gemäß der obigen Erläuterung die Eigentümlichkeit
auf, daß, wenn die Verschiebung im RichtungssinneIII stattfindet, die Massen eine
schnellere Drehung aufweisen als im entgegengesetzten Richtungssinne II, wobei in
dem einen Falle eine Resultante c-c stärkeren Ausmaßes entsteht als im andern Falle.
Es kommt nur darauf an, die verschiedenen Teile des Apparates passend zu bemessen,
um die beim Schlag und beim Rückweg auftretenden Kräfte beliebig zu beherrschen.
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In Fig. i sind zur gründlicheren Erkenntnis der Arbeitsweise des Apparates
in einem Diagramm folgende Größen als Funktion der Zeit, die als Abszisse aufgetragen
ist, dargestellt: Die resultierende wirksame Kraft f, die Geschwindigkeit v des
Schlagbären und der vom Schlagbär durchlaufene Raum s, und zwar in allen drei Fällen
bei einer gleichförmigen Drehung der Massen. Die gleichen Größen für den vorliegenden
.Fall ungleichförmiger Geschwindigkeit sind aus den Kur-ven v' und
s' zu entnehmen. In letzterem Falle ist die Zeitdauer t1', die für den Hingang
gebraucht wird (bei einer Halbumdrehung der Massen) kleiner als die Zeitdauer t,',
die für den andern Weg (während der zweiten Halbumdrehung der Massen) gebraucht
wird. Die Dauer eines vollen Umlaufes bleibt in beiden Fällen die gleiche: ti -f-
t,' = T = t1 + t.- Im Zeitpunkt t, findet das Aufstoßen statt: Die Geschwindigkeit
sinkt von dem erworbenen maximalen Wert auf Null, und die Kraft f' ändert ihren
Richtungssinn.
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Die Fig.3 und 4. zeigen ein erstes praktisches Ausführungsbeispiel,
das das theoretische Schema nach Fig. = wiedergibt: Ein aus zwei zylindrischen Hohlgehäusen
i, i' bestehender Träger enthält in den Hohlräumen zwei exzentrische Massen 2, 2',
die mit Kettenrädern 3 und 3' versehen sind. Zwei endlose, miteinander übereinstimmende
Ketten .1, a' (entsprechend dem Band c-c in Fig. 2), welche über Trieb- und Leiträder
5. laufen, die am Gehäuse sitzen, greifen in die Zahnräder 3 und 3' ein. Diese Ketten
erhalten beide ein und dieselbe kontinuierliche und gleichförmige Vorwärtsbewegung.
Der Tragkörper i, i' trägt einen Schlagbär 6 und eine Führungsstange Bei dem Hammer
nach Fig. 5 und 6 sind zwei wirksame Schwingmassen vorhanden, von denen die eine,
mittlere Schwingmasse 8 in der einen Drehrichtung umläuft, während die andere Schwingmasse
in zwei Hälften g, 9' geteilt ist, die beiderseits der Schwingmasse8 liegen und
um ein und dieselbe Drehachse in
entgegengesetztem Dehungssinne
in geometrischer Symmetrielage umlaufen. Diese Massen haben ein und dasselbe Profil;
die mittlere Masse hat jedoch doppelte Breite gegenüber den seitlichen Massen. Die
mittlere Masse ist an einer Welle io befestigt, die einKettenrad i i trägt. Die
beiden seitlichen Massen sind in einem Umfangsgehäuse 12 befestigt, das durch ein
an seiner Stirnwand angebrachtes Kettenrad 13 angetrieben wird. Das Ganze wird getragen
von einem Körper 14, der im Gehäuse 16 gleitet und unten mit einem Bär 17 versehen
ist. Zwei Ketten 18, 18' greifen in die Räder i i und 13 ein und laufen über Antriebszahnräder
ig, ig' und Leiträder 20, 20', wie gestrichelt seitlich der Ouerschnittsfiguren
angegeben ist. Auf diese Art erhalten dieMassen die gewünschten gleichen, aber entgegengesetzt
gerichtetenUmdrehungen. Die Antriebsräder ig, ig' der Ketten sind auf eine Triebwelle
23 aufgekeilt. Zwecks- Vermeidung von Verlängerung oder Verkürzung der Ketten während
der Arbeit des Tragkörpers der Massen werden gezahnte Leitrollen 24, 25 benutzt,
welche die Ketten in der Bewegungsrichtung des Körpers 14 ausrichten und von diesem
Körper getragen werden. Die Stange 17 kann mit schraubenförmigen Rillen versehen.
sein, um beim Hinundhergehen in bekannter Art die Drehung einer Muffe 26 und des
das Werkzeug 27 tragenden Halters 16 hervorzurufen, wenn es sich um einen Bohrhammer
handelt. Die Anbringung eines Mittels, um den Rückschlag abzuschwächen, ist nicht
erforderlich, da der Rückschlag ohnedies auf Grund der Erfindung. sehr wenig kräftig
ist.
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Die Fig.7 und 8 stellen ein anderes Ausführungsbeispiel eines Bohrhammers
dar, bei welchem die wirksamen Massen koaxial, die eine, 31, innerhalb der andern,
32, angeordnet sind, undzwar in einemStoßkörper 33. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
sind gemäß der Erfindung zwei Ketten 34, 34' vorgesehen, die in zwei mit den beiden
Massen fest verbundeneKettenräder35,35' eingreifen. Diese beiden Ketten laufen über
Leiträder 36, 36' und über Triebräder 3.7, 37', die ihrerseits von einer Triebwelle
4o aus mittels Kegelgetriebe 3$, 38', 39 in Bewegung gesetzt werden. In den übrigen
Teilen unterscheidet sich der Apparat nicht wesentlich von dem vorher beschriebenen.
Auch hier sind keine .Mittel zur Dämpfung des Rücklaufschlages vorgesehen.
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Die Erfindung ist auch anwendbar für solche Fälle, wo die Massen in
irgendeiner andern Art angeordnet sind, beispielsweise in der Art, die in Fig.g
der Zeichnung angegeben ist. Hier sind drei Massen 43, 44, 44' vorhanden, deren
Umlaufachsen parallel zueinander liegen und die Schlagachse p-p senkrecht schneiden.
Natürlich hat die in der Mitte angeordnete Masse43 ein Moment gleich dem resultierenden
Moment der beiden andern Massen 44 und 44' und läuft im umgekehrten Sinne um wie
diese beiden Massen. Man kann in diesem Falle die Massen unter sich durch Zahngetriebe
45, 46, 46' miteinander verbinden und irgendeine der Massen antreiben, z. B. von
der Mitte aus durch eine Triebkette 47, die über Antriebsräder und Leiträder 48,
49 läuft sowie über Ausrichträder 5o, die an dem Tragkörper 51 der Schwingmassen
gelagert sind.
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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. io, i i, i i' und 12 zeigt eine
Ramme von großen Abmessungen zum Eintreiben von Pfählen in den Boden oder auch von
Hohlformen oder geeigneten Rohren zur unmittelbaren Schüttung des Betons bei der
Herstellung von Pfählen.
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Bei diesem Beispiel sind vier Massen 55, 55', 5'6, 56' vorhanden,
alle untereinander gleich und zu je zweien symmetrisch wirkend, die beiden Paare
in Übereinstimmung, zu welchem Zweck sie untereinander durch Zahnradgetriebe 57,
57' verbunden sind. Diese Massen sind eingebaut in einen Schlagkörper 58, der, ohne
sich drehen zu können, in einem Gehäuse 59 gleitend geführt wird. Das Gehäuse 59
gleitet seinerseits an Säulenführungen 6o, 6o'. Der Antrieb erfolgt durch eine Doppelkette
76, die in ein an der Achse der umlaufenden Massen befestigtes Paar von Kettenrädern
77 eingreift und über eine doppelte Spannrolle 78 läuft. Die Kette 76 erhält ihren
Bewegungsantrieb durch einen auf das Gehäuse 59 aufgesetzten Motor 73, der die Drehung
über eine Doppelkupplung 74 überträgt. Mit Hilfe dieser Kupplung kann der Motor
gegebenenfalls auch durch eine andere Kette 75 auf ein Rad 72 einwirken, das durch
Vermittlung von Kegelgetrieben 67, 68 die Umdrehung eines mitGew.inde versehenenKopfes
63 bewirkt, auf welchen sich das Werkzeug 64 aufschraubt. Dieses dreht sich während
des Eintreibens durch die Wirkung der mit Schneckengewinde versehenen Welle65. Das
Werkzeug ist unten in einem Ring 79 geführt, der mittels eines Handantriebs
81, 82 um eine Achse 8o zurückgeschwenkt werden kann. Der Bodenrahmen83 ist durch
Streben84 mit dem Kopf der Säulen 6o, 6o' verbunden.